Сотрудникам Института морской микробиологии имени Макса Планка в Германии удалось отследить перемещение данного генетического компонента непосредственно во время его переноса из одного микроскопического организма в другой. Результаты этого новаторского открытия опубликованы в журнале Scientific Reports.

Транспозоны, часто называемые «прыгающими генами», функционируют как своего рода генетические «паразиты». Они располагаются внутри ДНК бактерий, растений, животных и людей. Эти элементы способны отсоединяться от основной последовательности в форме молекул РНК и внедряться в новые, произвольно выбранные участки ДНК. Важно отметить, что при интеграции в новое местоположение подобные гены нередко наделяют организмы новыми характеристиками, существенно ускоряя их эволюционное развитие.

Отдельную категорию представляют собой самовырезающиеся интроны или рибозимы – участки генетического кода, способные к автономному отделению от молекулы РНК посредством собственного встроенного фермента. До этого момента ученые обнаруживали лишь косвенные признаки межвидового переноса генов в ДНК различных организмов. Существовало мнение о том, что гены не способны самостоятельно перемещаться и нуждаются в посредниках вроде вирусов или плазм (небольших автономных молекулах ДНК) для перехода из одного организма в другой.

Непосредственное наблюдение этого процесса стало возможным благодаря уникальному событию, произошедшему среди микроорганизмов. Глава исследовательской группы Йенс Хардер и его соавторы изучали микробную экосистему, которая постепенно расщепляла лимонен (соединение, определяющее аромат апельсинов) на метан и углекислый газ.

В данной экосистеме преобладала крайне миниатюрная хищная бактерия под названием Candidatus Velamenicoccus archaeovorus, которая выслеживала и уничтожала другие микроорганизмы. Исследователи обратили внимание на то, что клетки ее основной добычи — Methanothrix soehngenii (один из важнейших источников метана в мире) – подвергались массовой гибели.

Проводя анализ генома хищника, исследователи выявили в нем так называемый «прыгающий» интрон. Хотя ранее свободную РНК интронов не регистрировали за пределами клетки-хозяина, ученые решили проверить ее присутствие непосредственно в клетках жертвы.

Сотрудники исследовательского центра создали высокоточные молекулярные датчики (химические вещества для обнаружения определенных нуклеиновых кислот). Полученные микроскопические изображения подтвердили удивительное открытие: РНК «прыгающего» гена ярко светилась внутри клеток объекта исследования.

Ген был зафиксирован в момент попытки включения и копирования себя в чужую ДНК. Однако, для данного паразита этот процесс завершился неудачей: хищная бактерия уничтожила свою жертву преждевременно, что привело к переносу интрона в уже погибшую клетку. Тем не менее, проведенный эксперимент убедительно продемонстрировал возможность передачи генетической информации между разными видами.

Свойством обеспечивающим сохранность гена была его кольцевая структура. Как правило, РНК разрушается сразу после гибели клеток, но данный интрон формирует замкнутое кольцо без свободных концов, что делает его невосприимчивым к ферментам, вызывающим деградацию.

Такая устойчивость циркулярных РНК имеет большое значение для здравоохранения. У человека подобные соединения участвуют в обмене веществ, а также влияют на рост злокачественных новообразований; в настоящее время их применяют при разработке современных вакцин против онкологических заболеваний и инфекций. Недавнее исследование выявило, что микроорганизмы используют эту кольцевую структуру для поглощения других живых организмов.

Марк Чернов

42 статей

Новостник, техноэнтузиаст и фанат космоса. На страже вашей осведомленности.

Показать больше

<!—

.shesht-social-sharing-block {
margin-top: -40px;
}

—>

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram